Линейные пространства. Базис

Линейные пространства

править

Пространство L - множество элементов - векторов, которые обозначаются  , в котором определены две операции: сложение и умножение на число. эти операции подчиняются аксиомам:

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение. система   - базис в L   система линейно независима и  


Определение. Размерностью пространства называется число   1) в L   линейно независимая система из n векторов.

2)   система векторов в количестве большем чем n линейно зависима.


Теорема.   в L   базис из n векторов.
Доказательство.   :   по определению   линейно независимая система из n векторов  . Докажем, что это базис. Линейная независимость дана. докажем, что  . рассмотрим систему ( ). она линейно зависима (по определению размерности) т.е.   не все равные 0 и такие что:   заметим, что  

 :   базис из n векторов:   докажем, что  . т.к.   - базис, то система линейно независима. докажем, что любая система из n+1 векторов линейно зависима:

 

  размера  x . строки линейно зависимы  : умножив на   систему из   и просуммировав получим:   система линейно зависима.


Следствие.
  1. Все базисы в линейном пространстве L ( ) имеют n векторов.
  2. Любая линейно независимая система из n векторов образует базис.


Преобразование координат вектора при переходе к новому базису.

править

Линейное пространство L, dim(L) = n > 0,   - базис в L.   возьмём новый базис в L :  

  - матрица перехода от базиса   к базису